过零检测电路、电机驱动电路以及无刷直流电机系统的制作方法

本发明涉及电机驱动，特别涉及过零检测电路、电机驱动电路以及无刷直流电机系统。

背景技术：

1、无刷直流电机因其具有温升低，噪音小，扭矩大、转速高、效率高、能耗低、寿命长、无火花等优点，近年来被广泛应用于微型机械系统。采用传统方式驱动的无刷直流电机通常采用软件判断未导通相位，通过数字滤波获取零点检测事件，启动定时器，以实现反电动势的过零检测。在电路工作的过程中引入了严重的延时，实时性差，并且占用了cpu资源。为了提高无刷直流电机反电动势的过零检测实时性以及控制精度，亟需一种过零检测电路、电机驱动电路以及无刷直流电机系统，以提高无刷直流电机整体性能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中，无刷直流电机驱动系统大量依赖cpu对电机线圈相位状态的计算，进而产生相应驱动信号的驱动方式带来的延时严重、实时性差、cpu资源占用高等问题，本发明实施例提供一种过零检测电路、电机驱动电路以及无刷直流电机系统，采用硬件电路对反电动势过零点进行检测，降低不可控的延时，提高电路实时性。为了解决上述的一个或多个技术问题，本发明采用的技术方案如下：

2、第一方面，提供一种过零检测电路，包括：过零检测模块，相位选择模块；

3、过零检测模块包括：相位第一输入端口，相位第二输入端口，相位第三输入端口，信号控制第一端口，信号输出端口；

4、相位第一输入端口，相位第二输入端口，相位第三输入端口，分别接收无刷直流电机对应相位线圈中的反电动势；

5、相位选择模块包括：相位选择第一输入端口，相位选择输出端口；

6、相位选择第一输入端口，与信号输出端口电性连接；

7、相位选择输出端口，与信号控制第一端口电性连接。

8、进一步地，过零检测电路还包括：软件运算模块；相位选择模块还包括：相位选择第二输入端口；

9、软件运算模块根据无刷直流电机的转子运行状态，将用于指示需检测反电动势的相应端口所对应的相位选择通过相位选择第二输入端口传输至相位选择模块。

10、进一步地，过零检测模块包括：输入选择器，比较器，事件判断模块，延时模块；

11、输入选择器包括：选择第一端口，选择第二端口，选择第三端口，选择第四端口，选择输出端口；

12、选择第一端口作为相位第一输入端口，选择第二端口作为相位第二输入端口，选择第三端口作为相位第三输入端口，选择第四端口作为信号控制第一端口；

13、比较器包括：比较器第一端口，比较器第二端口，比较器输出端口；

14、比较器第一端口与选择输出端口电性连接；比较器第二端口与虚拟中心点电性连接，其中虚拟中心点通过第一电阻串联选择第一端口，通过第二电阻串联选择第二端口，通过第三电阻串联选择第三端口；

15、事件判断模块包括：事件输入端口，事件输出端口；

16、事件输入端口与比较器输出端口电性连接；

17、延时模块包括：延时输入端口，延时输出端口；

18、延时输入端口与事件输出端口电性连接，延时输出端口作为信号输出端口。

19、进一步地，过零检测模块还包括滤波器；

20、滤波器串联与比较器输出端口与事件输入端口之间。

21、进一步地，相位选择模块包括：相位缓冲子模块，相位控制子模块；

22、相位缓冲子模块包括：缓冲第一输入端口，缓冲第二输入端口，缓冲输出端口；

23、缓冲第一输入端口作为相位选择第一输入端口，缓冲第二输入端口作为相位选择第二输入端口；

24、相位控制子模块包括：控制输入端口，控制输出端口；

25、控制输入端口与缓冲输出端口电性连接，控制输出端口作为相位选择输出端口。

26、第二方面，提供一种电机驱动电路，用于驱动无刷直流电机，电机驱动电路包括：上述第一方面记载的过零检测电路，计数模块，脉宽调制模块，脉冲窗口模块；

27、过零检测电路中的比较器还包括比较器第三端口；

28、计数模块包括计数输出端口，计数模块每间隔预设累加时间累加计数数值，并由计数输出端口输出计数数值，计数模块每间隔预设清零时间将计数数值清零；

29、脉宽调制模块包括：脉宽第一输入端口，脉宽第二输入端口，脉宽第三输入端口，脉宽第一输出端口，脉宽第二输出端口，脉宽第三输出端口，脉宽第四输出端口，脉宽第五输出端口，脉宽第六输出端口；

30、脉宽第一输入端口、脉宽第二输入端口、以及脉宽第三输入端口均与计数输出端口电性连接；

31、脉冲窗口模块包括：窗口输入端口，窗口输出端口；

32、窗口输入端口与计数输出端口电性连接；窗口输出端口与比较器第三端口电性连接。

33、进一步地，脉宽调制模块包括：内部电路相同的脉宽第一子模块、脉宽第二子模块以及脉宽第三子模块，脉宽第一子模块、脉宽第二子模块以及脉宽第三子模块分别发送对应于无刷直流电机三个相位的脉宽调制信号；

34、内部电路包括：第一计数比较器，第二计数比较器，脉宽信号发生器；

35、第一计数比较器包括：第一计数比较器第一端口，第一计数比较器第二端口，第一计数比较器输出端口；

36、第二计数比较器包括：第二计数比较器第一端口，第二计数比较器第二端口，第二计数比较器输出端口；

37、脉宽信号发生器包括：脉宽设置端口，脉宽清零端口，脉宽输出端口，标识输出端口；

38、第一计数比较器第一端口用于接收脉冲起始计数信号；

39、第一计数比较器第二端口与第二计数比较器第一端口连接后，作为相应的脉宽第一输入端口，或脉宽第二输入端口，或脉宽第三输入端口与计数输出端口电性连接；

40、第二计数比较器第二端口用于接收脉冲终止计数信号；

41、第一计数比较器输出端口与脉宽设置端口电性连接，第二计数比较器输出端口与脉宽清零端口电性连接，所述脉宽第一子模块中的脉宽输出端口作为脉宽第一输出端口，所述脉宽第二子模块中的脉宽输出端口作为脉宽第二输出端口，脉宽第三子模块中的脉宽输出端口作为脉宽第三输出端口，分别传输与无刷直流电机相位线圈对应的脉宽调制信号；

42、所述脉宽第一子模块中的标识输出端口作为脉宽第四输出端口，所述脉宽第二子模块中的标识输出端口作为脉宽第五输出端口，所述脉宽第三子模块中的标识输出端口作为脉宽第六输出端口，分别向相位控制子模块传输相位标识编码，其中所述相位标识编码用于指示检测无刷直流电机中相应相位线圈的反电动势。

43、进一步地，脉冲窗口模块包括：第一窗口比较器，第二窗口比较器，窗口信号发生器；

44、第一窗口比较器包括：第一窗口比较器第一端口，第一窗口比较器第二端口，第一窗口比较器输出端口；

45、第二窗口比较器包括：第二窗口比较器第一端口，第二窗口比较器第二端口，第二窗口比较器输出端口；

46、窗口信号发生器包括：窗口设置端口，窗口清零端口，窗口输出端口；

47、第一窗口比较器第一端口用于接收窗口起始计数信号；

48、第一窗口比较器第二端口与第二窗口比较器第一端口连接后与计数输出端口电性连接；

49、第二窗口比较器第二端口用于接收窗口终止计数信号；

50、第一窗口比较器输出端口与窗口设置端口电性连接，第二窗口比较器输出端口与窗口清零端口电性连接，窗口输出端口与比较器第三端口电性连接。

51、进一步地，电机驱动电路还包括预驱动模块；

52、预驱动模块包括：预驱第一输入端口，预驱第二输入端口，预驱第三输入端口，预驱第一输出端口，预驱第二输出端口，预驱第三输出端口；

53、预驱第一输入端口，预驱第二输入端口，以及预驱第三输入端口，分别与相应的脉宽第一输出端口，或脉宽第二输出端口，或脉宽第三输出端口电性连接，将与无刷直流电机相位对应的脉宽调制信号的幅值调整至用于驱动无刷直流电机的相应驱动信号的幅值。

54、第三方面，提供一种无刷直流电机系统，包括：上述第二方面记载的电机驱动电路，开关电路，无刷直流电机；

55、电机驱动电路向开关电路输出驱动信号，使无刷直流电机的对应相位线圈导通，进而驱动无刷直流电机转动。

56、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

57、1. 通过实施本发明实施例记载的技术方案，能够基于硬件电路对无刷直流电机的驱动进行控制，降低不可控的延时，提高电路实时性；

58、2. 降低电路对cpu过零检测算法的依赖，精简软件设计，以提高资源有效利用率；

59、3. 采用可配置延时的脉冲，提高对于不同转速的电机应用灵活性；

60、4. 抑制pwm跳变时由功率管状态切换导致的电压突变，提高控制精度。